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1、第十二章,5 多普勒效应 惠更斯原理,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、多普勒效应,警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化.思考下列问题：(1)你听到警笛的音调有何不同？,答案,答案 警车驶来时，音调变高；警车远离时音调变低.,答案,(2)实际上警笛的音调会变化吗？,答案 实际上警笛的音调不会变化.,(3)听到音调发生变化的原因是什么？,答案 警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调变化.,对多普勒效应的理解 1.多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时
2、，接收到的波的 发生变化的现象. 2.多普勒效应产生的原因：(1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是 的，观察者观察到的频率 波源振动的频率.(2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目 ，观察到的频率 ；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率 .,频率,一定,等于,增加,增加,变小,判断下列说法的正误. (1)只要波源与观察者之间有相对运动，就一定能观察到多普勒效应.( ) (2)当发生多普勒效应时，观察者接收到的波的频率可能增大，也可能减小. ( ) (3)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化.( ) (4)只有声波才
3、能发生多普勒效应.( ),二、惠更斯原理,把一颗石子投到平静的池塘里，会激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播，向四面八方传播的波峰(波谷)是否会组成一个个圆？与这些圆垂直的线能否表示波的传播方向？,答案 因为水波由波源向四周传开，向各个方向的波速都一样，所以向四面八方传播的波峰(波谷)会组成一个个圆.与这些圆垂直的线能表示波的传播方向.,答案,对惠更斯原理的理解 (1)波面：在波的传播过程中，任一时刻介质中 的点组成的面叫做波面. (2)波线：波线是指与波面垂直的那些线，它代表了波的 ，如图1所示.,图1,任何振动状态相同,传播方向,(3)惠更斯原理 介质中任一波面上的各点，都可以看做 ，其后
4、任意时刻，这些子波在波前进方向的 就是新的波面.,发射子波的波源,包络面,判断下列说法的正误. (1)在波的传播过程中，介质中所有参与振动的质点都可以看做是新的波源. ( ) (2)子波是为了解释波动现象而假想出来的波.( ) (3)同一波面上的各质点振动情况可能不相同.( ) (4)无论怎样的波，波线始终和波面垂直.( ),三、波的反射和折射,(1)对着山崖或高墙说话时，能听到回声；夏日的雷声在云层间轰鸣不绝，你知道这是怎么回事吗？,答案 这两种现象都是由于声波的反射造成的.,(2)如图2所示为两波的示意图，波由介质1 进入介质2时频率变化吗？波长变化吗？,答案 频率由波源确定，故频率不变化
5、， 波速由介质决定，故波速变化，由 知波长变化了.,答案,图2,对波的反射和折射的理解 1.波的反射 (1)波的反射：波传播过程中遇到介质界面会 原介质继续传播的现象. (2)反射波的 、 、频率跟入射波的相同. (3)波的反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线两侧，反射角 入射角.,返回,波长,波速,等于,2.波的折射 (1)波的折射：波从一种介质 另一种介质时，波的 发生改变的现象. (2)波的折射中，波的 不变， 和波长发生改变. (3)在波的折射现象中，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之
6、比.,进入,传播方向,频率,波速,判断下列说法的正误. (1)波向前传播在两介质的界面上要么发生反射，要么发生折射，二者不会同时发生.( ) (2)波发生反射时频率、波长、波速均不变.( ) (3)波发生折射时波的频率不变，但波长、波速发生变化.( ) (4)波的折射和反射现象都可以用惠更斯原理解释.( ),题型探究,一、多普勒效应,多普勒效应产生的原因分析： (1)相对位置变化与频率的关系(规律)：,(2)成因归纳：根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动.,例1 (多选)关于多普勒效应，以下说法中正确的是 A.发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化
7、B.发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化 C.多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的 D.只有声波才能产生多普勒效应,答案,答案,针对训练 (多选)(2016湖州市高二下学期期中)火车上有一个声源发出频率一定的音乐.当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调.以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来降低的是 A.观察者静止，火车向他驶来 B.火车静止，观察者乘汽车向着火车运动 C.观察者静止，火车离他远去 D.火车静止，观察者乘汽车远离火车运动,解析,解析 根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距离变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高.当波源和观察者间
8、距离变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低.观察者听到这个音乐的音调比原来降低，即接收到的声波频率降低，说明观察者和火车之间的距离在变大.所以A、B错误，C、D正确.,多普勒效应的判断方法 1.确定研究对象.(波源与观察者) 2.确定波源与观察者是否有相对运动.若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生. 3.判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变.,1.惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面元)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面.其核心思想是介
9、质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的. 2.惠更斯原理的局限性 波的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较好的解释.但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的.,二、惠更斯原理,例2 (多选)对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是 A.同一波面上的各质点振动情况完全相同 B.同一波面上的各质点振动情况可能不相同 C.球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D.无论怎样的波，波线始终和波面垂直 解析 按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A对，B错. 由波面和波线的概念，不难判
10、定C、D正确.,解析,答案,三、波的反射和折射及应用,波的反射和折射问题中的规律： (1)频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的. (2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变. (3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式 可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由 可知波长变大；反之变小.,例3 图3中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则 A.2与1的波长、频率相等，波速不等 B.2与1的波速、频
11、率相等，波长不等 C.3与1的波速、频率、波长均相等 D.3与1的频率相等，波速、波长均不等,解析,答案,图3,解析 波线1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错； 波线1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由 得波长不同，故C错，D对.,达标检测,1.(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 A.波速变大 B.波速不变 C.频率变高 D.频率不变,答案,1,2,3,解析 渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比波速不变，根据
12、声音的多普勒效应，声源移向观察者时接收频率变高，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高.,解析,4,2.下列说法中正确的是 A.根据惠更斯原理可知，介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子 波的波源 B.惠更斯原理只能解释球面波的传播，不能解释平面波的传播 C.若知道某时刻一列波的某个波面的位置，由惠更斯原理可以确定波的 传播方向 D.惠更斯原理不能解释波的直线传播，可以解释波的反射与折射等相关 现象,1,2,3,答案,4,解析,解析 根据惠更斯原理，我们可以知道，介质中任意波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面，A正确；
13、惠更斯原理既可以解释球面波的传播，也可以解释平面波的传播，B错误； 仅知道某时刻一列波的某个波面的位置，无法确定波的传播方向，故C错误； 惠更斯原理能解释波的直线传播、反射与折射等相关现象，故D错误.,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,3.(多选)对于波的折射现象，下列说法中正确的是 A.当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线 B.当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变 C.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变 D.波发生折射时一定不会发生反射现象,4,解析 当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线，A对. 当波垂直界面入射时，传播方向尽管不改变，但由
14、于介质发生改变，波速和波长都发生改变，周期、频率不变，B错，C对. 波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象，D错.,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4.(2016乐清芙蓉中学高二下学期月考)分析下列物理现象： (1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝； (2)“闻其声而不见其人”； (3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音； (4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高. 这些物理现象分别属于波的 A.反射、衍射、干涉、多普勒效应 B.折射、衍射、多普勒效应、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效应 D.衍射、折射、干涉、多普勒效应,4,解析 (1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，是由于声音在云层间来回传播，这是声音的反射； (2)“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射； (3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，声叉发出两个频率相同的声波相互叠加，从而出现加强区与减弱区.这是声音的干涉； (4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高.音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象.,1,2,3,4,
